Fledermäuse sind intuitive Physiker, die instinktiv verstehen, wie sich Schall durch den Raum bewegt. Sie hören nicht nur aufmerksam auf ihre Umgebung, sondern senden auch Ultraschall-Zwitschern aus, um Beute zu lokalisieren. Die Zeit, die ein Zwitschern benötigt, um zurück zu kommen, korreliert mit der Entfernung des Objekts. Diese bemerkenswerte Verwendung von Geräuschen macht Fledermäuse für Forscher wie Melville Wohlgemuth, einen Neurowissenschaftler an der Johns Hopkins University, zum „perfekten System“, um das Hören zu studieren.
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Als Wohlgemuth bemerkte, dass die Fledermäuse in seinem Labor etwas Seltsames taten, wusste er, dass es einen Zweck haben musste. Speziell seine Fledermäuse legten die Köpfe schief und wedelten auf eine entzückende Weise mit den Ohren, die ihn an seinen Mops zu Hause, Willie Nelson, erinnerte. Im Gegensatz zu Willie Nelson wusste Wohlgemuth jedoch, dass die Fledermäuse nicht nur versuchen konnten, süß auszusehen, um ihr Abendessen zu bekommen. Also, was machten sie?
Um das herauszufinden, musste er ein Experiment entwerfen, das so kompliziert war wie das Soundsystem einer Fledermaus - eines, für das zugänglich Fledermäuse, Videospielkameras und einige eher unglückliche Mehlwürmer erforderlich waren. „Ziemlich erstaunlich“, beschreibt Rickye Heffner, Psychologe an der Universität von Toledo, der sich auf die Evolution des Hörens spezialisiert hat, Wohlgemuths Forschungsdesign. "Es ist fast eine Tour de Force-Demonstration, wie alles funktioniert."
Erstens musste das Experiment in völliger Dunkelheit stattfinden, um sicherzustellen, dass sich die Fledermäuse nur auf die Echoortung stützten. (Im Gegensatz zur landläufigen Meinung sind Fledermäuse nicht blind - sie haben nur eine schlechtere Sicht.) Wohlgemuth und Kollegen verwendeten Infrarot-Motion-Capture-Kameras - die gleiche Art von Gamern -, um jede subtile Bewegung zu filmen, ohne lästiges sichtbares Licht hinzuzufügen. Unterdessen zeichneten Ultraschallmikrofone ihre hohen Pieptöne auf.
Als nächstes musste er die verdammten Sachen dazu bringen, still zu sitzen. Nachdem er Dutzende große braune Fledermäuse von einer Reihe schmutziger Dachböden aus Bethesda eingesammelt hatte, begann er, sie zu trainieren, geduldig auf einer Plattform zu sitzen, während das Abendessen zu ihnen kam. Nicht alle Fledermäuse erfüllten sich, aber nach zwei Wochen wurden viele „richtig kalt“ um ihn herum. Es half, dass er ihre Bemühungen mit einem saftigen Essen nach pawlowscher Art belohnte. „Ich kann Fledermäuse viel besser trainieren als Hunde“, sagt er.
Schließlich entwickelte Wohlgemuth ein Angelschnur- und Flaschenzugsystem, um seine Fledermäuse mit Mehlwürmern zu versorgen. Als er das Experiment durchführte, stellte er fest, dass die Fledermäuse umso mehr spannten und mit den Ohren wedelten, um ihre Beute zu lokalisieren, je abrupter sich die Insekten bewegten. „Als das Ziel näher kam, bewegten sich die Ohren auseinander und als das Ziel weiter weg war, bewegten sich die Ohren näher zusammen“, sagt Cindy Moss, eine Neurowissenschaftlerin, die Wohlgemuths Labor leitet und die Zeitung mitautorisiert.
Katzen, Hunde und sogar Menschen neigen die Ohren, um sich am Schall zu orientieren. Aber das war etwas raffinierter. Indem Fledermäuse kurz nach dem Zwitschern mit den Ohren wedelten, verfolgten sie die winzige Frequenzänderung - denken Sie an das Geräusch eines vorbeirastenden Autos -, während sich die Mehlwürmer in die eine oder andere Richtung bewegten. Bei jeder Bewegung machte die Fledermaus eine weitere „Momentaufnahme“ des Klangs und fügte sie zu einer akustischen Version eines Panoramafotos zusammen.
„Die Bewegung des Ohrs ist so, als würde man unterschiedliche Perspektiven auf denselben Klang bekommen“, berichtet Wohlgemuth, der im September in der Zeitschrift PLOS Biology über seine Ergebnisse mit Moss berichtete.
Die Studie ist die erste, die ausführlich beschreibt, wie diese Fledermäuse Echolokationssignale in ein 3D-Bild von sich bewegender Beute umwandeln und Ingenieuren praktische Tipps geben können. Wohlgemuth befindet sich in Gesprächen mit Forschern der University of Maryland, die hoffen, einen „intelligenten“ Spazierstock für Blinde zu entwickeln, der ein Hindernis hört, bevor sie es erreichen. Er arbeitet auch mit Ingenieuren in Dänemark zusammen, die eine "ohrige" Drohne mit Mikrofonarrays entwickeln wollen.
Weniger praktisch könnte diese Art der Forschung helfen, die zeitlose Frage des Philosophen Thomas Nagel zu beantworten: Wie ist es, eine Fledermaus zu sein? Schließlich, sagt Moss, "spiegelt alles, was wir in ihrem Verhalten sehen, etwas wider, was im Gehirn vor sich geht."
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Dieser Artikel ist eine Auswahl aus der November-Ausgabe des Smithsonian Magazins
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